一種MEMS單芯片集成流量溫度濕度化學傳感器及工藝的制作方法
本發(fā)明涉及傳感器領域，特別涉及了一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學傳感器及工藝。
背景技術：
目前，現(xiàn)有mems單芯片無法集成多種傳感器，導致體積較大，給使用造成麻煩，同時，復合傳感器的性能上也無法做到精度較高的程度。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服上述問題，特提供了一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學傳感器及工藝。
本發(fā)明提供了一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，包括硅晶圓1，絕緣層2，金屬薄膜3，敏感材料層4，鈍化層5，金屬焊盤6，腔室7，溫度傳感器8，氣體質(zhì)量流量傳感器9，濕度傳感器10，氣體化學傳感器11；
其中：硅晶圓1為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層2由氮化硅或者氮氧硅化物構成，板狀結構，起到絕緣作用，絕緣隔離金屬薄膜3與硅晶圓1；敏感材料層4是聚酰亞胺或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物的混合物，設置在金屬薄膜3上；鈍化層5是氧化硅或者氮化硅材料件，設置在金屬薄膜上，金屬焊盤6由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子；腔室7由晶圓1背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室；溫度傳感器8、氣體質(zhì)量流量傳感器9、濕度傳感器10和氣體化學傳感器11集成在金屬薄膜3上。
所述的腔室7為長方體空腔結構。
一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝中，硅晶圓1由硅構成，為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層2由氮化硅或者氮氧硅化物構成，利用低氣壓化學氣相沉積或者等離子增強化學氣相沉積制備，絕緣隔離金屬薄膜3與硅晶圓1；金屬薄膜3由鉑/鉻或者鉑/鈦構成，為電阻結構或電容的金屬端子，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；敏感材料層4：是聚酰亞胺，或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物混合物，構成化學氣體傳感器敏感層或者濕度傳感器敏感層，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；鈍化層5為氧化硅或者氮化硅組成，用于保護金屬薄膜，利用等離子增強氣相化學沉積制備；金屬焊盤6由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子，物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；腔室7利用干法刻蝕、濕法刻蝕或者神反應離子刻蝕技術由晶圓1背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室，作用是在薄膜金屬電阻下邊做出腔室實現(xiàn)熱隔離。
利用鉑等薄膜金屬可用于電阻式溫度傳感器、濕度傳感器、氣體質(zhì)量流量傳感器制作以及可以用來形成氣體化學傳感器的電容板或電阻金屬端子的特性。提出了在一顆mems芯片上集成氣體流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣體化學傳感器的技術。
本發(fā)明的優(yōu)點：
本發(fā)明所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學傳感器及工藝，成品體積小，精度高。mems電阻式溫度傳感器實際上是利用金屬薄膜電阻在不同溫度下電阻值發(fā)生變化而制成。mems濕度傳感器是利用在金屬薄膜電阻沉積聚酰亞胺材料來制備。氣體質(zhì)量流量傳感器利用金屬薄膜電阻溫度傳感器與金屬薄膜電阻加熱器組合而成，通過溫度傳感器測試被加熱的空氣的流動引起的溫度變化從而得出氣體流量。mems氣體化學傳感器通過在金屬薄膜和敏感材料層形成的電容，來對不同氣體成分進行測試，如氧氣、二氧化碳和一氧化碳等。
附圖說明
下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：
圖1為mems單芯片集成流量溫度濕度化學傳感器俯視圖；
圖2為背面刻蝕腔體結構mems單芯片集成流量溫度濕度化學傳感器剖面示意圖；
圖3為正面刻蝕腔體結構mems單芯片集成流量溫度濕度化學傳感器剖面示意圖。
具體實施方式
實施例1
本發(fā)明提供了一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，包括硅晶圓1，絕緣層2，金屬薄膜3，敏感材料層4，鈍化層5，金屬焊盤6，腔室7，溫度傳感器8，氣體質(zhì)量流量傳感器9，濕度傳感器10，氣體化學傳感器11；
其中：硅晶圓1為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層2由氮化硅或者氮氧硅化物構成，板狀結構，起到絕緣作用，絕緣隔離金屬薄膜3與硅晶圓1；敏感材料層4是聚酰亞胺或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物的混合物，設置在金屬薄膜3上；鈍化層5是氧化硅或者氮化硅材料件，設置在金屬薄膜上，金屬焊盤6由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子；腔室7由晶圓1背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室；溫度傳感器8、氣體質(zhì)量流量傳感器9、濕度傳感器10和氣體化學傳感器11集成在金屬薄膜3上。
所述的腔室7為長方體空腔結構。
一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝中，硅晶圓1由硅構成，為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層2由氮化硅或者氮氧硅化物構成，利用低氣壓化學氣相沉積或者等離子增強化學氣相沉積制備，絕緣隔離金屬薄膜3與硅晶圓1；金屬薄膜3由鉑/鉻或者鉑/鈦構成，為電阻結構或電容的金屬端子，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；敏感材料層4：是聚酰亞胺，或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物混合物，構成化學氣體傳感器敏感層或者濕度傳感器敏感層，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；鈍化層5為氧化硅或者氮化硅組成，用于保護金屬薄膜，利用等離子增強氣相化學沉積制備；金屬焊盤6由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子，物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；腔室7利用干法刻蝕、濕法刻蝕或者神反應離子刻蝕技術由晶圓1背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室，作用是在薄膜金屬電阻下邊做出腔室實現(xiàn)熱隔離。
利用鉑等薄膜金屬可用于電阻式溫度傳感器、濕度傳感器、氣體質(zhì)量流量傳感器制作以及可以用來形成氣體化學傳感器的電容板或電阻金屬端子的特性。提出了在一顆mems芯片上集成氣體流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣體化學傳感器的技術。
實施例2
本發(fā)明提供了一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，包括硅晶圓1，絕緣層2，金屬薄膜3，敏感材料層4，鈍化層5，金屬焊盤6，腔室7，溫度傳感器8，氣體質(zhì)量流量傳感器9，濕度傳感器10，氣體化學傳感器11；
其中：硅晶圓1為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層2由氮化硅或者氮氧硅化物構成，板狀結構，起到絕緣作用，絕緣隔離金屬薄膜3與硅晶圓1；敏感材料層4是聚酰亞胺或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物的混合物，設置在金屬薄膜3上；鈍化層5是氧化硅或者氮化硅材料件，設置在金屬薄膜上，金屬焊盤6由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子；腔室7由晶圓1背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室；溫度傳感器8、氣體質(zhì)量流量傳感器9、濕度傳感器10和氣體化學傳感器11集成在金屬薄膜3上。
一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝中，硅晶圓1由硅構成，為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層2由氮化硅或者氮氧硅化物構成，利用低氣壓化學氣相沉積或者等離子增強化學氣相沉積制備，絕緣隔離金屬薄膜3與硅晶圓1；金屬薄膜3由鉑/鉻或者鉑/鈦構成，為電阻結構或電容的金屬端子，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；敏感材料層4：是聚酰亞胺，或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物混合物，構成化學氣體傳感器敏感層或者濕度傳感器敏感層，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；鈍化層5為氧化硅或者氮化硅組成，用于保護金屬薄膜，利用等離子增強氣相化學沉積制備；金屬焊盤6由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子，物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；腔室7利用干法刻蝕、濕法刻蝕或者神反應離子刻蝕技術由晶圓1背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室，作用是在薄膜金屬電阻下邊做出腔室實現(xiàn)熱隔離。
利用鉑等薄膜金屬可用于電阻式溫度傳感器、濕度傳感器、氣體質(zhì)量流量傳感器制作以及可以用來形成氣體化學傳感器的電容板或電阻金屬端子的特性。提出了在一顆mems芯片上集成氣體流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣體化學傳感器的技術。
技術特征：
1.一種mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，包括硅晶圓(1)，絕緣層(2)，金屬薄膜(3)，敏感材料層(4)，鈍化層(5)，金屬焊盤(6)，腔室(7)，溫度傳感器(8)，氣體質(zhì)量流量傳感器(9)，濕度傳感器(10)，氣體化學傳感器(11)；
其中：硅晶圓(1)為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層(2)由氮化硅或者氮氧硅化物構成，板狀結構，起到絕緣作用，絕緣隔離金屬薄膜(3)與硅晶圓(1)；敏感材料層(4)是聚酰亞胺或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物的混合物，設置在金屬薄膜(3)上；鈍化層(5)是氧化硅或者氮化硅材料件，設置在金屬薄膜上，金屬焊盤(6)由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子；腔室(7)由晶圓(1)背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室；溫度傳感器(8)、氣體質(zhì)量流量傳感器(9)、濕度傳感器(10)和氣體化學傳感器(11)集成在金屬薄膜(3)上。
2.按照權利要求1所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，其特征在于：所述的腔室(7)為長方體空腔結構。
3.一種如權利要求1所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝，其特征在于：所述的mems單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝中，硅晶圓(1)由硅構成，為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層(2)由氮化硅或者氮氧硅化物構成，利用低氣壓化學氣相沉積或者等離子增強化學氣相沉積制備，絕緣隔離金屬薄膜(3)與硅晶圓(1)；金屬薄膜(3)由鉑/鉻或者鉑/鈦構成，為電阻結構或電容的金屬端子，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；敏感材料層(4)：是聚酰亞胺，或氧化錫、鋅、氧化鋯和其他金屬氧化物混合物，構成化學氣體傳感器敏感層或者濕度傳感器敏感層，通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；鈍化層(5)為氧化硅或者氮化硅組成，用于保護金屬薄膜，利用等離子增強氣相化學沉積制備；金屬焊盤(6)由鋁、金/鉻構成，為芯片的對外電學連接端子，物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備；腔室(7)利用干法刻蝕、濕法刻蝕或者神反應離子刻蝕技術由晶圓(1)背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室，作用是在薄膜金屬電阻下邊做出腔室實現(xiàn)熱隔離。
技術總結
一種MEMS單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器，硅晶圓為整個器件的襯底，作為支撐結構；絕緣層由氮化硅或者氮氧硅化物構成，板狀結構，起到絕緣作用，絕緣隔離金屬薄膜與硅晶圓；敏感材料層設置在金屬薄膜上；腔室由晶圓背面或正面對其內(nèi)部進行刻蝕，形成的腔室；溫度傳感器、氣體質(zhì)量流量傳感器、濕度傳感器和氣體化學傳感器集成在金屬薄膜上。一種MEMS單芯片集成流量溫度濕度化學多種傳感器的制作工藝，絕緣層由氮化硅或者氮氧硅化物構成，絕緣隔離金屬薄膜與硅晶圓；敏感材料層通過物理氣相沉積技術沉積，后通過光刻，剝離或刻蝕技術制備。本發(fā)明的優(yōu)點：成品功能完善，體積小，精度高。
